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Aktenzeichen: Dr.Br/yw
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"Trennkolonne mit Siebböden" Gegenstand der Erfindung ist eine Urennkolorune
mit Böden, die aus Lochplatten bestehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß
jeder Boden aus zwei Loehplatten zusammengesetzt ist, die parallel übereinander
in einem Abstand von 2 bis 15 mm liegen, wobei die Löcher der einen Platte gegenüber
den Löchern der snderen Platte versetzt sind.
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Trennkolonnen mit Lochplatten (Siebböden) sind bekannt. (Reinherd
Billet, Industrielle Destillation, Verlag Chemie, 1973, Seiten 96, 310 und 333).
Jeder Austauschboden einer solchen Kolonne besteht aus einer einzigen Lochplatte,
die gegebenenfalls mit Zulaufwehr, Äblaufwehr und Ablaufochacht ausgerüstet ist.
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Dabei können die Löcher in der Platte runde oder längliche Geonetrie
besitzen.
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Der Nachteil solcher Böden ist darin zu sehen, daß sie nur in engen
Grenzen wirksam sind. So zeigen sie beispielsweise bei geringer Flüssigkeitsbelastung
das Freiblasen der Böden und bei hoher Flüssigkeitsbelastung das Durchregnen der
Flüssigkeit. In beiden Fällen findet nicht der optimale Stoffaustausch zwischen
Pltissigkeit und Dampf statt.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile behoben werden können und
man zu Böden mit besserer Wirksamkeit gelangen kann, wenn ein Boden aus zwei parallel
übereinander in einem Abstand von 2 bis 15 - angeordneten Lochplatten besteht, deren
Löcher gegeneinander versetzt sind.
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Der Abstand der beiden paralldlübereinander angeordneten Lochplatten
beträgt vorzugsweise 4 bis 10 mm. Die Öffnungen in den einzelnen Lochplatten, die
runde, eckige oder längliche Geometrie besitzen, sind regelmäßig über die gesamte
Fläche der Böden verteilt. Die Löcher der jeweils zweiten Platte liegen gegenüber
denen der ersten Platte derart versetzt, daß der aufsteigende Dampf beim Hindurchtritt
durch beide Platten zwangsweise umgelenkt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß
die Öffnungen der einen Platte lotrecht über bzw. unter den Lochabständen der anderen
Platte liegen. Die einzelnen aus zwei Lochplatten bestehenden Äustauschböden sind
in üblicher Weise als Querstromböden mit Zulaufwehr, Ablaufwehr und Ablaufachacht
ausgerüstes. Außerdem können die einzelnen Austausohböden mit Flüssigkeitsumlenkungenoder
mehrflutig ausgeführt werden.
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Für die Herstellung solcher Doppelsiebböden können auch schwerverarbeitbare
Werkstoffe wie z.B. Keramik, Graphit und Hastelloy C verwendet werden. Die Anbringung
von Einbauten, wie Umlenkbleche, und die ausnutzung der gesamten aktiven Fläche"
zum Stoffaustausch werden durch die Erfindung nicht eingeschränkt.
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Die erfindungagemäße Siebbodenkolonne zeichnet sich durch eine froße
Belastungebreite aus, wie aus dem beigefügten Arbeitsdiagramm im Vergleich zu einem
einfachen Siebboden zu ersehen ist.
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In diesem Diagramm sind als Beispiel jene Belastungsgrenzen eines
einfachen Siebbodens (mit nur einer Lochplatte) und eines erfindungsgemäßen Siebbodens
eingezeichnet, unterhalb denen beim Syatem Luft/Wasser in einer Querstrombodenkolonne
mit 1000 mm Durchmesser kein befriedigender Stoffaustausch mehr stattfinden kann,
weil die Strömungsverhältnisse so ungünstig sind. So wird der Arbettsbereich des
einfachen Siebbodens durch die Wassermenge von etwa 1800 kg/h nach unten begrenzt,
die Luftmenge soll in Äbhängigkeit von der Wassermenge 2400 bis 2600 kg/h nicht
unterschreiten. Dagegen ist der Belastungabereich des erfindungsgemäßen
Siebbodens
durch zu geringe Flüssigkeitsmengen praktisch gar nicht eingeschränkt, die Luftmengen
von 850 bis 1100 kg/h bilden hier die untere Belastungsgrenze wegen der Gefahr des
Durehregnens des Wassers.
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Daraus ergibt sich, daß im Falle einer Absorption weniger Absorptionsflüssigkeit
benötigt wird und im Falle einer Rektifikation weniger Rücklauf, wenn die Stoffbilanz
es erlaubt.
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Darüberhinaus bewirkt die erfindungsgemäße Bodengeometrie durch die
gleichmäßigere Verteilung der Flüssigkeits- und Gasströme über die Bodenfläche und
durch die zusätzliche Durchmischung von aufsteigenden Gas bzw. Dampf einerseits
und der über den Boden strömenden rlüssigkeit andererseits im Raum zwischen den
beiden Lochplatten eines Bodens eine Verbesserung der Trennwirkung.
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Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen und in ihrer Wirkung
an Hand von Beispiien erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 und 2 eine Siebbodenkolonne
nach dem Stand der Technik im Vergleich zu einer Siebbodenkolonne gemäß Erfindung.
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Figur 3 bis 10 zeigen Je zwei übereinander angeordnete Lochplatten,
die einen Siebboden gemäß Erfindung darstellen, mit verschiedener Lochgeometrie.
Daraus geht gleichzeitig hervor, wie die Löcher der beiden Platten gegeneinander
versetzt sind.
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Beispiel 1 Die Wirkung der erfindungsgemäßen Boden wird bei der Trennung
von feuchtem Chlorgas mit Hilfe von Schwefelsäure im Vergleich zu einfachen Siebboden
in Kolonnen nach Figur 1 und 2 aufgezeigt.
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Eine Chiorgasmenge von 10 000 kg/h mit einem Wasserdampfanteil von
45 kgfh wird in einer Wäsche mit 96 %iger Schwefelsäure biß auf einen Wassergehalt
von 30 ppm getrocknet. Der Durchmesser der Kolonne beträgt 1000 mm, bedingt durch
die Gasmenge - es sind 5 Böden für den Stoffaustausch eingebaut.
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Im Falle von Siebboden, bestehend aus jeweils nur einer Lochplatte
muß eine Schwefelsäuremenge von mindestens 170 kg/h am Kopf der Kolonne aufgegeben
werden, um ein gutes Funktionieren dieser Böden zu erreichen. Im Falle, daß jeder
Siebboden im Sinne der Erfindung aus zwei Lochplatten, beispielsweise gemäß Figur
3 (in einem abstand von 6 mm) besteht, ist für den gleichen Trocknungseffekt eine
Menge von nur 55 kg/h 96 %iger Schweoelsäure ausreichend. Die Einsparung von 115
kg/h Schwefelsäure ergibt sich daher in diesem BeistEl als Vorteil der erfindungsgemäßen
Trennböden. Hier sind neben den Kosten für die hochkonzentrierte Säure auch die
Aufwendungen für die Wiederafarbeitung bzw. Neutralisation der dünnen Säure aus
dem Sumpf der Kolonne von großer Bedeutung.
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Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn bei verringerter Chlorgasmenge
oder geringerem Wassergehalt des Chiorgases die Stoffbilanz eine noch kleinere Menge
konzentrierter Schwefelsäure zuläßt.